EP1306885A2 - Phosphor composition for low-pressure discharge lamp - Google Patents

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EP1306885A2 EP02022653A EP02022653A EP1306885A2 EP 1306885 A2 EP1306885 A2 EP 1306885A2 EP 02022653 A EP02022653 A EP 02022653A EP 02022653 A EP02022653 A EP 02022653A EP 1306885 A2 EP1306885 A2 EP 1306885A2
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Abstract

The composition for generating light with a color temperature of greater than 5000 K and a color rendering index (Ra) of greater than 90 has one halophosphate phosphor that emits in the red wavelength region and another that emits in the blue-green wavelength region. A Eu-doped barium magnesium aluminate phosphor and a Tb-doped green-emitting phosphor are present in the halophosphate phosphor.

Description

Technisches Gebiet technical field

Die Erfindung geht aus von einer Leuchtstoffzusammensetzung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um eine Leuchtstoffzusammensetzung zur Erzeugung von Licht mit einer Farbtemperatur von größer 5000 K und einem sehr guten allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra von größer 90, wobei die Leuchtstoffzusammensetzung einen Halophosphat-Leuchtstoff, einen im roten Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff und einen im blaugrünen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff beinhaltet. The invention relates to a phosphor composition according to the preamble of claim 1. It relates in particular to a phosphor composition for generating light with a color temperature of greater than 5000 K and a very good general color rendering index Ra of greater than 90, wherein the phosphor composition comprises a halophosphate fluorescent, includes an emitting in the red wavelength range fluorescent and emits in the blue-green wavelength range fluorescent.

Stand der Technik State of the art

Neben der Anforderung nach einer sehr guten Farbwiedergabe muss hierbei auch der Lichtstrom möglichst hoch sein. In addition to the requirement for a very good color rendering and the luminous flux in this case must be as high as possible. Die Schwierigkeit liegt nun darin, dass hoher Lichtstrom und sehr gute Farbwiedergabe gegenläufige Anforderungen sind, weil ein hoher Lichtstrom eine maximale Lichtintensität im Grünen fordert, gute Farbwiedergabe aber eine der Schwarzkörperstrahlung ähnliche Verteilung der Lichtintensität auf allen Wellenlängen voraussetzt und somit der ersten Forderung entgegensteht. The difficulty lies in the fact that high light output and excellent color reproduction are opposing needs, because a high luminous flux requires a maximum light intensity in the countryside, good color rendering but one of the black body radiation requires similar distribution of light intensity at all wavelengths and thus precluding the first claim.

Darstellung der Erfindung Summary of the Invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchtstoffzusammensetzung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit der sich bei Niederdruckentladungslampen maximale Lichtausbeuten bei gleichzeitig sehr gutem allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra von größer 90 erzielen lassen. It is an object of the present invention to provide a phosphor composition according to the preamble of claim 1 with which can be achieved of greater than 90 at low pressure discharge lamps maximum luminous efficiency with very good general color rendering index Ra. Die Leuchtstoffzusammensetzung sollte dabei außerdem in einer Schicht auf das Entladungsgefäß aufbringbar sein. The phosphor composition should it also be be applied in a layer on the discharge vessel.

Diese Aufgabe wird bei einer Leuchtstoffzusammensetzung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. This object is solved by the features of the characterizing part of claim 1 in a phosphor composition having the features of the preamble of claim 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Particularly advantageous configurations are given in the dependent claims.

Durch die zusätzliche Verwendung eines mit Eu dotierten Bariummagnesiumaluminat-Leuchtstoffs BaMgAl 10 O 17 :Eu und eines mit Tb dotierten grün emittierenden Leuchtstoffs in der Leuchtstoffzusammensetzung werden die geforderten Merkmale erfüllt. By the additional use of a Eu-doped barium magnesium aluminate phosphor BaMgAl 10 O 17: Eu and a Tb-doped green-emitting phosphor in the phosphor composition, the required characteristics are met.

Vorteilhaft liegt dabei der Gewichtsanteil des mit Eu dotierten Bariummagnesiumaluminat-Leuchtstoffs BaMgAl 10 O 17 :Eu an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 1% und 20% besser zwischen 3% und 15%. Advantageous here is the weight fraction of the Eu-doped barium magnesium aluminate phosphor BaMgAl 10 O 17: Eu better on the whole phosphor composition is between 1% and 20% between 3% and 15%.

Als mit Tb dotierter grün emittierende Leuchtstoff eignet sich insbesondere ein mit Tb dotierter Cermagnesiumaluminat-Leuchtstoff CeMgAl 11 O 19 :Tb. When doped with Tb green-emitting phosphor is particularly suitable, a Tb-doped cerium magnesium aluminate with phosphor CeMgAl 11 O 19: Tb. Der Gewichtsanteil des mit Tb dotierten Cermagnesiumaluminat-Leuchtstoffs CeMgAl 11 O 19 :Tb an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung sollte dabei zwischen 1% und 20%, vorteilhaft zwischen 2% und 15% liegen. The weight fraction of the doped with Tb cerium magnesium aluminate phosphor CeMgAl 11 O 19: Tb should be between 1% and 20%, advantageously between 2% and 15% of the total phosphor composition.

Zur weiteren Verbesserung der Farbwiedergabe sollte der im blaugrünen Strahlungsbereich emittierende Leuchtstoff der Leuchtstoffzusammensetzung ein mit Eu dotierter Strontiumaluminat-Leuchtstoff Sr 4 Al 14 O 25 :Eu sein, wobei vorteilhaft der Gewichtsanteil des mit Eu dotierten Strontiumaluminat-Leuchtstoffs Sr 4 Al 14 O 25 :Eu an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 10% und 50%, besser zwischen 20% und 40% betragen sollte. To further improve the color reproduction of emitting in the blue-green radiation range phosphor of the fluorescent composition should doped with Eu strontium aluminate phosphor Sr 4 Al 14 O 25: be Eu, wherein advantageously the proportion by weight of the Eu-doped strontium aluminate phosphor Sr 4 Al 14 O 25: Eu should be in the overall phosphor composition is between 10% and 50%, more preferably between 20% and 40%.

Weitere Verbesserungen in Bezug auf die Farbwidergabe können durch Zugabe eines mit Mn dotierten Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat-Leuchtstoffs (Ce,Gd)(Zn,Mg)B 5 O 10 :Mn für den in roten Strahlungsbereich emittierender Leuchtstoff erreicht werden, wobei dieser Leuchtstoff einen Anteil von 5% bis 60%, besser von 10% bis 40% an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung haben sollte. Further improvements with respect to the color rendering can be prepared by adding a doped Mn Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat phosphor (Ce, Gd) (Zn, Mg) B 5 O 10: Mn be achieved for emitting in red radiation range phosphor, said phosphor a proportion of 5 % to 60%, more should have on the overall phosphor composition of 10% to 40%.

Als Halophosphat-Leuchtstoff für die hier geforderten Merkmale eignet sich insbesondere ein mit Mn dotierter Calciumhalophosphat-Leuchtstoff Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl):Sb,Mn. Sb, Mn: as halophosphate phosphor for the required characteristics, in particular, here a doped with Mn calcium halophosphate phosphor Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl) is suitable.

Zusätzlich kann die Leuchtstoffzusammensetzung einen oder mehrere Leuchtstoffe enthalten, die im nicht sichtbaren Spektralbereich emittieren. In addition, the phosphor composition may contain one or more phosphors which emit in the invisible spectral range. Dadurch lässt sich mit der Leuchtstoffzusammensetzung das Spektrum der Sonne hinsichtlich seines UV-Anteils annähern. This blends with the fluorescent composition, the spectrum of the sun approach in terms of its UV component.

Die Leuchtstoffzusammensetzung ist bevorzugt in Form einer einzigen Leuchtstoffmischung auf den Innenseite des Entladungsgefäßes aufgebracht und besteht dabei aus einer einzigen Schicht. The phosphor composition is preferably applied in the form of a single phosphor mixture on the inside of the discharge vessel and consists of a single layer.

Es kann aber auch von Vorteil sein, die Leuchtstoffbeschichtung in Form von zwei Schichten aufzubringen, wobei die der Innenseite des Entladungsgefäßes zugewandte Unterschicht nur aus dem Halophosphatleuchtstoff besteht. However, it may also be advantageous to apply the phosphor coating in the form of two layers, the inside of the discharge vessel consists facing backsheet only of the halophosphate phosphor. Die der Entladung zugewandte Deckschicht sollte dann ebenfalls den Halophosphatleuchtstoff und die anderen Leuchtstoffe der Leuchtstoffmischung enthalten. The side facing the discharge cover layer should then likewise contain the halophosphate phosphor and the other phosphors of the phosphor mixture.

Zusätzlich sollte zwischen der Innenseite des Entladungsgefäßes und der Leuchtstoffschicht eine Schutzschicht aus Al 2 O 3 , Y 2 O 3 oder einem Seitenerdoxid aufgebracht sein. In addition, should be between the inside of the discharge vessel and the phosphor layer a protective layer of Al 2 O 3, Y 2 O 3 or a Seitenerdoxid be applied.

Beschreibung der Zeichnungen Description of the Drawings

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In the following the invention using an exemplary embodiment is illustrated.

In der nachfolgenden Figur ist das Spektrum einer Leuchtstofflampe mit einer Leuchtstoffbeschichtung dargestellt, wobei sich die Beschichtung aus einer Leuchtstoffmischung mit folgenden Bestandteilen in Gew.% zusammensetzt : In the following figure, the spectrum of a fluorescent lamp is shown with a phosphor coating, whereby the coating of a phosphor mixture composed of the following components in% by weight.: Sr 4 Al 14 O 25 :Eu Sr 4 Al 14 O 25: Eu 28,5 Gew.% 28.5 wt.% (Ce,Gd)(Zn,Mg)B 5 O 10 :Mn (Ce, Gd) (Zn, Mg) B 5 O 10: Mn 28,5 Gew.% 28.5 wt.% Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl):Sb,Mn Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl): Sb, Mn 26,9 Gew.% 26.9 wt.% BaMgAl 10 O 17 :Eu BaMgAl 10 O 17: Eu 6,1 Gew.% 6.1 wt.% CeMgAl 11 O 19 :Tb CeMgAl 11 O 19: Tb 10,0 Gew.% 10.0 wt.%

Die Intensität I (maximale Intensität auf 1 genormt) der Strahlung ist hierbei in Abhängigkeit von der Wellenlänge X in nm in 5 nm-Schritten aufgezeigt. The intensity I (maximum intensity to 1 standardized) of the radiation in this case is a function of the wavelength X in nm shown in 5 nm increments. Mit dieser Leuchtstoffmischung ist eine hohe Lichtausbeute von 62 lm/W erreichbar. This phosphor blend a high luminous efficacy of 62 lm / W can be achieved. Keiner der speziellen Farbwiedergabefaktoren R1 bis R16 weist einen Wert kleiner gleich 92 auf, wobei sich ein allgemeiner Farbwiedergabefaktor Ra8 für die ersten acht Wiedergabefaktoren R1 bis R8 von 96,3 und Ra14 für die ersten vierzehn Wiedergabefaktoren R1 bis R14 von 95,9 ergibt. None of the special color rendering factors R1 to R16 has a value less than or equal 92, wherein a general color rendering factor Ra8 for the first eight reproducing factors R1 through R8 of 96.3 and RA14 for the first fourteen reproducing factors R1 through R14 yields of 95.9. Die Koordinaten des Farborts für diese Leuchtstoffmischung betragen x = 0,334 und y = 0,351. The coordinates of the color point for this phosphor mixture are x = 0.334 and y = 0.351.

Claims (19)

  1. Leuchtstoffzusammensetzung für Niederdruckentladungslampen mit hoher Lichtausbeute zur Erzeugung von Strahlung mit einer Farbtemperatur von größer 5000 K und einem sehr guten allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra größer 90, wobei die Leuchtstoffzusammensetzung zumindest einen Halophosphat-Leuchtstoff, einen im roten Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff und einen im blaugrünen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung zusätzlich einen mit Eu dotierten Bariummagnesiumaluminat-Leuchtstoff BaMgAl 10 O 17 :Eu und einem mit Tb dotierten grün emittierenden Leuchtstoff beinhaltet. Fluorescent composition for low-pressure discharge lamps with high light efficiency for generating radiation with a color temperature of greater than 5000 K and a very good general color rendering index Ra above 90, wherein the phosphor composition containing at least one halophosphate phosphor, an emitting in the red wavelength range phosphor and emitting in the blue-green wavelength range phosphor characterized in that the phosphor composition additionally contains an Eu-doped barium magnesium aluminate phosphor BaMgAl 10 O 17: Eu and a Tb-doped green-emitting phosphor contains.
  2. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Eu dotierten Bariummagnesiumaluminat-Leuchtstoffs BaMgAl 10 O 17 :Eu an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 1% und 20% liegt. Phosphor composition according to claim 1, characterized in that the proportion by weight of the Eu-doped barium magnesium aluminate phosphor BaMgAl 10 O 17: Eu is located on the overall phosphor composition is between 1% and 20%.
  3. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Eu dotierten Bariummagnesiumaluminat-Leuchtstoffs BaMgAl 10 O 17 :Eu an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 3% und 15% liegt. Phosphor composition according to claim 1, characterized in that the proportion by weight of the Eu-doped barium magnesium aluminate phosphor BaMgAl 10 O 17: Eu is located on the overall phosphor composition is between 3% and 15%.
  4. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung für den im blaugrünen Spektralbereich emittierenden Leuchtstoff einen mit Eu dotierten Strontiumaluminat-Leuchtstoff Sr 4 Al 14 O 25 :Eu beinhaltet. Phosphor composition according to claim 1, characterized in that the phosphor composition is a Eu-doped strontium aluminate phosphor Sr 4 Al 14 O 25 for the emitting in the blue-green spectral phosphor: contains Eu.
  5. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Eu dotierten Strontiumaluminat-Leuchtstoffs Sr 4 Al 14 O 25 :Eu an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 10% und 50% liegt. Phosphor composition according to claim 4, characterized in that the proportion by weight of the Eu-doped strontium aluminate phosphor Sr 4 Al 14 O 25: Eu is located on the overall phosphor composition is between 10% and 50%.
  6. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Eu dotierten Strontiumaluminat-Leuchtstoffs Sr 4 Al 14 O 25 :Eu an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 20% und 40% beträgt. Phosphor composition according to claim 4 or 5, characterized in that the proportion by weight of the Eu-doped strontium aluminate phosphor Sr 4 Al 14 O 25: Eu in the overall phosphor composition is between 20% and 40%.
  7. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Tb dotierte grün emittierende Leuchtstoff ein mit Tb dotierter Cermagnesiumaluminat-Leuchtstoff CeMgAl 11 O 19 :Tb ist. Phosphor composition according to claim 1, characterized in that the Tb-doped green-emitting phosphor is a cerium magnesium aluminate doped with Tb phosphor CeMgAl 11 O 19: Tb.
  8. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Tb dotierten Cermagnesiumaluminat-Leuchtstoffs CeMgAl 11 O 19 :Tb an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 1% und 20% liegt. Phosphor composition according to claim 6 or 7, characterized in that the proportion by weight of the cerium magnesium aluminate doped with Tb phosphor CeMgAl 11 O 19: Tb in the overall phosphor composition is between 1% and 20%.
  9. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Tb dotierten Cermagnesiumaluminat-Leuchtstoffs CeMgAl 11 O 19 :Tb an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 2% und 15% liegt. Phosphor composition according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the weight proportion of the cerium magnesium aluminate doped with Tb phosphor CeMgAl 11 O 19: Tb in the overall phosphor composition is between 2% and 15%.
  10. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch1 dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung für den im roten Spektralbereich emittierenden Leuchtstoff einen mit Mn dotierten Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat-Leuchtstoff (Ce,Gd)(Zn,Mg)B 5 O 10 :Mn beinhaltet. Phosphor composition according to claim 1 characterized in that the phosphor composition for emitting in the red spectral phosphor (Zn, Mg) doped with a Mn Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat phosphor (Ce, Gd) B 5 O 10: Mn includes.
  11. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Mn dotierten Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat-Leuchtstoffs (Ce,Gd)(Zn,Mg)B 5 O 10 :Mn an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 5% und 60% liegt. Phosphor composition according to claim 10, characterized in that the weight proportion of the doped with Mn Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat phosphor (Ce, Gd) (Zn, Mg) B 5 O 10: Mn is located on the overall phosphor composition is between 5% and 60%.
  12. Leuchtstoffzusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil des mit Mn dotierten Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat-Leuchtstoffs (Ce,Gd)(Zn,Mg)B 5 O 10 :Mn an der gesamten Leuchtstoffzusammensetzung zwischen 10% und 40% liegt. Phosphor composition according to claim 10, characterized in that the weight proportion of the doped with Mn Cergadoliniumzinkmagnesiumpentaborat phosphor (Ce, Gd) (Zn, Mg) B 5 O 10: Mn is located on the overall phosphor composition is between 10% and 40%.
  13. Leuchtstoffzusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung als Halophosphat-Leuchtstoff einen mit Sb und Mn dotierten Calciumhalophosphat-Leuchtstoff Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl):Sb,Mn beinhaltet. Phosphor composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the phosphor composition, as halophosphate phosphor one with Sb and Mn-doped calcium halophosphate phosphor Ca 5 (PO 4) 3 (F, Cl): Sb, Mn includes.
  14. Leuchtstoffzusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung zusätzlich einen oder mehrere Leuchtstoffe enthält, die im nicht sichtbaren Spektralbereich emittieren. Phosphor composition according to any one of the preceding claims, characterized in that the phosphor composition additionally contains one or more phosphors which emit in the invisible spectral range.
  15. Niederdruckentladungslampe mit einer auf der Innenseite des Entladungsgefäßes aufgebrachten Leuchtstoffbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffbeschichtung aus einer Leuchtstoffzusammensetzung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 besteht. Low-pressure discharge lamp having a coating applied on the inside of the discharge vessel phosphor coating, characterized in that the phosphor coating consists of a phosphor composition according to one or more of claims 1 to 14.
  16. Niederdruckentladungslampen nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung in Form einer einzigen Leuchtstoffmischung auf den Innenseite des Entladungsgefäßes aufgebracht ist. Low-pressure discharge lamps according to Claim 15, characterized in that the phosphor composition is applied in the form of a single phosphor mixture on the inside of the discharge vessel.
  17. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffbeschichtung aus einer einzigen Schicht besteht. Low-pressure discharge lamp according to claim 15, characterized in that the phosphor coating consists of a single layer.
  18. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffbeschichtung aus zwei Schichten besteht, wobei die der Innenseite des Entladungsgefäßes zugewandte Unterschicht nur aus dem Halophosphatleuchtstoff besteht, die der Entladung zugewandte Deckschicht den Halophosphatleuchtstoff und die anderen Leuchtstoffe der Leuchtstoffmischung enthält. Low-pressure discharge lamp according to claim 15, characterized in that the phosphor coating consists of two layers, with the side facing the inside of the discharge vessel under layer consisting only of the halophosphate phosphor containing the discharge facing cover the halophosphate phosphor and the other phosphors of the phosphor mixture.
  19. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenseite des Entladungsgefäßes und der Leuchtstoffschicht eine Schutzschicht aus Al 2 O 3 , Y 2 O 3 oder einem Seltenerdoxid aufgebracht ist. Low-pressure discharge lamp according to claim 15, characterized in that a protective layer of Al 2 O 3, Y 2 O 3 or a rare earth oxide is applied between the inside of the discharge vessel and the phosphor layer.
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